a12 - cementerio jardin santa ana estudio hidrológico y diseño hidraulico

ESTUDIO HIDROLGICO Y MEMORIA DE CLCULO

HIDRULICO

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Agosto 2013

ESTUDIO HIDROLGICO Y MEMORIA DE CLCULO HIDRULICO

PROYECTO: CEMENTERIO JARDN SANTA ANA

Preparado para:

PARSAL S.A. de C.V.

Preparado por:

Grupo de Soluciones de Ingeniera

Mejicanos, San Salvador, El Salvador.

[email protected]

https://www.facebook.com/grupoenercia

Con la colaboracin de:

Consultor

Ing. Nelson Vsquez

agosto de 2013

Estudio Hidrolgico y Memoria de Clculo Hidrulico Parque Jardn Memorial Santa Ana

Pg. 1

CONTENIDOS:

1. Generalidades ........................................................................................................................... 3

2. Descripcin de la Problemtica y Propuesta de Solucin. ................................................ 7

3. Hidrologa de Cuenca en Estudio. .......................................................................................... 9

4. Conclusiones. .......................................................................................................................... 23

5. Recomendaciones. ................................................................................................................. 24

6. Bibliografa. ............................................................................................................................. 25

7. Anexos ...................................................................................................................................... 26

ndice de Figuras:

Figura 1. Plano de ubicacin del proyecto Jardn Memorial de Santa Ana.3

Figura 2. Vista de la entrada principal al terreno del proyecto....7

Figura 3. reas de recogimiento externo del proyecto....6

Figura 4. Pendientes naturales y descargas propuestas del proyecto....8

Figura 5. Curvas IDF estacin El Palmar.11

Figura 6. Seccin del Canal circular propuesto....15

Figura 7. Seccin de la Canaleta trapezoidal propuesta...16

Figura 8. reas y direccin proyectada de cada escorrenta generada..17

ndice de Cuadros:

Cuadro 1. Coordenadas de Ubicacin.3

Cuadro 2. Distribucin de reas del proyecto Jardn Memorial Santa Ana....5

Cuadro 3. Porcentaje de suelo permeable e impermeable del terreno.5

Cuadro 4. Resumen de las caractersticas fsicas de la cuenca...7


Pg. 2

Cuadro 5. Caudal de cada una de las reas de recogimiento externa...12

Cuadro 6. Resumen de las caractersticas fsicas de la cuenca divida en reas ms

pequeas ..13

Cuadro 7. Frmulas de Variables Hidrulicas por tipo de Seccin..14

Cuadro 8. Calculo de caudales mximos para cada una de las reas independientes.17

Cuadro 9. Sumatoria de caudales..18

Cuadro 10. Dimensiones de las canaletas propuestas..19

Cuadro 11. Dimensiones de las tuberas propuestas...20

Cuadro 12. Velocidades reales en cada tubera...22


Pg. 3

1. Generalidades.

El presente reporte contiene el Estudio Hidrolgico para el proyecto Cementerio Jardn

SANTA ANA, el cual es propiedad de la empresa PARSAL SA de CV, se encuentra ubicado

en Lotificacin Agrcola Hacienda San Cayetano, lotes 11,12 y 18 cantn Cutumay

Camones, municipio de Santa Ana, departamento de Santa Ana.

Geogrficamente, el proyecto se ubica entre las coordenadas:

LATITUD LONGITUD

COORDENADA 1 14 1' 46.57" N 89 31' 15.31" O

COORDENADA 2 14 1' 52.43" N 89 31' 4.57" O

Cuadro 1. Coordenadas de Ubicacin

EI proyecto tiene un rea total de 52,842.67 m2 equivalente a 75,607.29 v2.

Figura 1. Plano de ubicacin del proyecto Cementerio Jardn Santa Ana.


Pg. 4

Figura 2. Vista de la entrada principal al terreno del proyecto.

El proyecto Cementerio Jardn Santa Ana comprende diferentes reas tanto

permeables (zonas verdes y rea de nichos) como impermeables (rea administrativa,

calles, almacenaje y servicios varios) cuya distribucin se muestra en el siguiente

cuadro:


Pg. 5

DISTRIBUCION AREA DE TERRENO

m2 v2 %

rea de enterramientos 20,555.62 29,410.98 38.90

Zona verde recreativa 804.25 1,150.72 1.52

Zona verde ecolgica 6,010.42 8,599.71 11.37

Sala de cremacin 429.25 614.17 0.81

Sala de velacin 1 382.16 546.79 0.72

Sala de velacin 2 382.16 546.79 0.72

Oficinas administrativas 382.16 546.79 0.72

Capilla 382.16 546.79 0.72

rea Parqueos 2,779.48 3,976.88 5.26

rea Circulacin 14,801.59 21,178.11 28.01

rea pobres de solemnidad 5,212.30 7,457.76 9.86

Bodegas y equipos 612.90 876.94 1.16

Servicios sanitarios 108.22 154.86 0.20

TOTAL 52,842.67 75,607.29 100.00

Cuadro 2. Distribucin de reas del proyecto Jardn Memorial Santa Ana

Del cuadro anterior se clasifican las reas permeables y no permeables con el objeto de

definir el coeficiente de escorrenta para cada una de ellas.

TIPO DE SUELO AREA m2

reas Permeables 32,582.59

reas Impermeables 20,260.08

52,842.67

Cuadro 3. Porcentaje de suelo permeable e impermeable del terreno.

Adicional al rea de recogimiento del terreno del proyecto, se considerar un rea total

de 17,470 m2 del terreno colindante ubicado al nor-poniente debido a que la pendiente

del mismo esta direccionada en parte hacia el proyecto en estudio, adems del rea de

recogimiento se tiene un conjunto de canaletas de riego que cruzan el terreno del

proyecto las cuales habr que reorientar de tal manera que no afecten al proyecto

internamente pero tampoco a los terrenos vecinos; por tal motivo se plantea construir

62%

38% Areas Permeables

Areas Impermeables


Pg. 6

canaletas perimetrales de forma que recojan las aguas que llegan al proyecto desde esta

canaletas de riego y tambin desde la zona de recogimiento mencionada.

Figura 3. reas de recogimiento externo del proyecto Cementerio Jardn Santa Ana

En la figura anterior se observan dos reas de recogimiento, una de 14,982 m2 y otra ms

pequea del otro lado de la canaleta existente de 2488 m2. Para evacuar las escorrentas

generadas por estas dos reas y adems el agua proveniente de las 2 canaletas que

llegan al terreno, una en el costado sur y la otra proveniente de una planta de

tratamiento de aguas cercana en el sector poniente, se propone una canaleta perimetral

con las pendientes indicadas en la figura 3 y respetando por lo menos las dimensiones de

la canaleta actual.


Pg. 7

El nivel mximo de terreno es de 672.0 m.s.n.m.; el nivel mnimo es de 669.0 m.s.n.m.

La pendiente media es de 0.84%. El drenaje natural del terreno es hacia el nor-oriente,

buscando la quebrada que corre a lo largo del costado norte del terreno.

Para el clculo hidrolgico se utilizarn los datos estadsticos recolectados en la estacin

pluviomtrica de El Palmar.

En el siguiente cuadro se detallan algunos datos del terreno en trminos generales los

cuales servirn para el clculo de la escorrenta generada sobre el terreno.

rea de la Cuenca (km2)

Longitud del Cauce (km)

Elevaciones del Cauce m.s.n.m Pendiente media (S) Mayor Menor

0.053 356.00 672.00 669.00 0.84

Cuadro 4. Resumen de las caractersticas fsicas de la Cuenca.

2. Descripcin de la Problemtica y Propuesta de Solucin.

La escorrenta que actualmente fluye sobre el rea donde se desarrollara el proyecto

tiene un sentido de sur a norte y hacia el nor-oriente en la parte ms baja, en direccin

hacia las vaguadas cercanas. Con el objeto de encausar la escorrenta superficial sobre

el terreno y la que puede ingresar debido a la topografa existente, se ha proyectado

disear una seria de canaletas ubicadas junto a las sendas peatonales en los alrededores

de las reas en donde estarn ubicados los nichos y tambin en el permetro del terreno.

Se plantea realizar un clculo detallado de los caudales generados por cada rea

delimitada por los pasajes peatonales, dichos caudales se van encauzando con los

subsiguientes caudales de las reas en direccin de la pendiente del terreno para ser

conducidos hacia la quebrada al final del terreno por medio del drenaje adecuado.


Pg. 8

Figura 4. Pendientes naturales y descargas propuestas del proyecto Cementerio Jardn Santa Ana

La propuesta de desage para manejar las escorrentas generadas debido a la topografa

del terreno se muestra en la figura 4, en cada rea se genera un caudal el cual es

desembocado a una tubera de drenaje que corre a lo largo de los pasajes peatonales

hasta descargar en la quebrada, se manejarn cuatro descargas directas para no realizar

modificaciones importantes en el diseo de la distribucin y evitar usar tuberas

demasiado grandes.

Como el proyecto del cementerio no altera mucho las condiciones naturales de filtracin

de aguas lluvias en el terreno, la escorrenta natural no se ver afectada

significativamente, pero por el uso que tendr el terreno se deber realizar las obras

necesarias para drenar de manera adecuada las aguas lluvias.


Pg. 9

3. Hidrologa de Cuenca en Estudio.

3.1 Registro de Lluvias

La estacin pluviomtrica a ser utilizada para poder determinar la intensidad de lluvia es

la Estacin El Palmar de Santa Ana, localizada a una elevacin de 725 m.s.n.m. La

ubicacin de la estacin es: Latitud 1358'6'' Norte y Longitud 8934'2'' Oeste. Esta

estacin posee un registro histrico de lluvias desde el ao de 1959 hasta 2010 (ver

anexos).

3.2 Coeficiente de Escorrenta.

EI coeficiente de escorrenta C, es un valor numrico asignado a la cobertura

existente, tipo de suelo, pendiente media del terreno y tipo de vegetacin

predominante en la zona en estudio y proporciona un ndice de la capacidad de

escurrimiento del suelo, as mientras ms permeable sea un suelo, el coeficiente se

acercara un valor de cero (0) y si un suelo es impermeable, el valor se aproximar al

valor de uno (1).

Actualmente el rea donde se ubicar el cementerio presenta un rea de pasto y

arbustos, con un tipo de suelo semipermeable y con una pendiente promedio del 0.84%.

El diseo y distribucin del cementerio se adaptar a la pendiente del terreno, las reas

de los nichos sern engramadas, las sendas y paqueos estarn cubiertos con un bloque

de concreto tipo adoqun y todas las estructuras techadas como oficinas, bodegas, salas,

etc.

Utilizando un coeficiente de escorrenta de 0.25 para las reas permeables y 0.8 para las

impermeables (ver en anexos, cuadro de valores de coeficiente de escorrenta para

diversos tipos de suelos), se obtiene un coeficiente de escorrenta ponderado De

CPONDERADO = 0.46.

3.3 Intensidades de Lluvia.

A partir de las curvas Intensidad-Duracin-Frecuencia (IDF) obtenida de los registros de

la estacin pluviomtrica El Palmar proporcionada por el SNET (Servicio Nacional de

Estudios Territoriales), se obtuvo el valor de la intensidad mxima de lluvia para un

perodo de retorno de 25 aos el cual ser utilizado para el anlisis y diseo del sistema

de evacuacin de aguas lluvias que se pretende implementar en el cementerio y

teniendo en consideracin que la duracin de la lluvia equivale al tiempo de

concentracin de la cuenca.


Pg. 10

3.4 Determinacin del Tiempo de Concentracin.

Para poder determinar el valor de la intensidad de lluvia se deber calcular el tiempo de

concentracin para todo el terreno donde se construir el Cementerio utilizando la

frmula de GIANDOTTI:

Dnde:

A = rea de la cuenca en Km2; A = 0.053 km2

Tc = Tiempo de Concentracin en horas

Lc = Longitud del Cauce Principal en Km; Lc = 0.36 km

H = Diferencia de nivel en metros; H = Elev. Max - Elev. Min = 672 669 = 3.0m

Tiempo de concentracin para cuenca:

EI tiempo obtenido es de O. 55 horas, equivalente a 33.35 minutos, para que la lluvia

recorra todo el terreno. Para realizar los clculos se tomara el tiempo de concentracin

de 30 minutos.

De acuerdo a las tablas de intensidad de precipitacin mxima anual absoluta de la

estacin El Palmar, el valor de intensidad promedio de lluvia (de los 49 aos de

registros) a ser utilizado en los clculos hidrolgicos es de 1.41 mm/min con una

desviacin estndar de 0.24.

Para calcular el caudal de diseo del proyecto, utilizaremos un periodo de retorno de 25

aos, esto significa que el caudal de diseo utilizado tiene un margen de seguridad tal

que habra que esperar 25 aos en promedio para que un fenmeno natural genere dicho

caudal, esto es bastante razonable considerando que la mayora de canalizaciones de

pequea envergadura se disean para un periodo de retorno de 5 a 10 aos.


Pg. 11

Figura 5. Curva IDF. Estacin EL Palmar

3.5 Clculos Hidrolgicos

3.5.1. Clculo de Caudal por Mtodo de la Formula Racional.

EI calculo hidrolgico est referido a la estimacin de la crecida mxima para un perodo

de retorno de 25 aos, que ser nuestro caudal de diseo.

Frmula Utilizada:

Dnde:

Q = Caudal Mximo Esperado en m3/seg

C = Coeficiente de escorrenta

A = rea de influencia en km2

I = Intensidad Mxima de la lluvia en mm/min

La intensidad mxima de lluvia para un tiempo de concentracin dado en minutos se

calcula utilizando la siguiente frmula:


Pg. 12

Haciendo uso de la frmula anterior y sustituyendo las variables por su valor

correspondiente, se obtiene el Caudal Mximo para un perodo de retorno de 25 aos y

una lluvia de duracin igual al tiempo de concentracin.

Para realizar el clculo del caudal que es generado actualmente en el rea del proyecto

tenemos:

EI rea del terreno : 0.053 Km2

Valor del coeficiente de escorrenta : 0.46

Intensidad mxima de lluvia : 1.90 mm/min

Caudal generado:

El siguiente cuadro muestra en resumen los caudales generados por el rea del proyecto

y los terrenos colindantes que tienen influencia sobre este.

rea (m2) Tc (min) Intensidad

Mxima (mm/min)

Caudal (m3/s)

Terreno del proyecto 52, 842.77 30 1.9 0.77

Terreno nor-poniente 14,982 30 1.9 0.22

Terreno poniente 2488 15 2.64 0.05

Cuadro 5. Caudal de cada una de las reas de recogimiento externas.

Estos caudales corresponden al rea de recogimiento en los costados poniente y nor-

poniente del proyecto, terreno privado fuera del proyecto y que de manera natural la

escorrenta ingresa al proyecto; adems existe una acequia para riegos que atraviesa el

terreno del proyecto, con el fin de darle continuidad a dicha acequia y adems conducir


Pg. 13

las escorrentas externas se propone reorientar la canaleta existente llevndola

alrededor del terreno en el lindero o el hasta el lmite permitido por la las autoridades.

En la figura 3 se muestra la propuesta de dicha canaleta.

3.6 Clculos Hidrulicos

Los clculos de los caudales de diseo de todo el rea del proyecto deriva en el uso de

una canaleta lo suficientemente grande para que pueda captar la totalidad de la

escorrenta que se da en todo el terreno, sin embargo, y para hacer un uso eficiente de

los recursos se plantea el clculo de los caudales generados por las reas independientes

que se tendrn dentro del terreno, estas reas individuales se conforman por las sendas

peatonales y los redondeles. Cada rea individual tendr su descarga en una caja la cual

estar conectada por tuberas que se conducirn a lo largo de las sendas peatonales

hasta llegar a la descarga en la quebrada al norte del terreno.

Nombre rea de la cuenca

(Km2)

Longitud del cauce km

H Tiempo de

concentracin (horas)

A0 0.00599089 0.2415 3.00 0.317

A1 0.003248 0.0580 0.90 0.190

A2 0.0025145 0.0503 0.90 0.165

A3 0.00344011 0.0745 0.90 0.225

A4 0.00327867 0.0400 0.15 0.378

A5 0.00454543 0.0908 0.90 0.268

A6 0.00215775 0.0454 0.90 0.151

A7 0.00365738 0.1078 0.90 0.293

A8 0.00274917 0.0938 0.90 0.254

Cuadro 6. Resumen de las caractersticas fsicas de la Cuenca dividida en reas ms pequeas

La figura 4 muestra un detalle de como se ha dividido el terreno del cementerio

siguiendo la lnea de las sendas peatonales y redondeles con el fin de reducir la seccin

necesaria de las canaletas en la parte ms alta del terreno y a medida que la escorrenta

sea captada y drenada hacia las canaletas inferiores la seccin de dichas canaletas

incrementar de acuerdo a su propio caudal pero tambin al caudal que ha recibido de

las reas superiores.

El cuadro 6 contiene la informacin necesaria de cada rea para realizar el clculo de

los tiempos de concentracin para cada rea y los caudales.


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3.6.1 Variables a ser utilizadas para el anlisis hidrulico de los canales.

Radio Hidrulico:

El radio hidrulico, es un parmetro importante en el dimensionado de canales, tubos y

otros componentes de las obras hidrulicas, generalmente es representado por la letra R

Tambin llamada profundidad media hidrulica.

Se determina por cualquiera de las siguientes frmulas, segn la seccin a utilizar:

Seccin rea

Hidrulica A Permetro Mojado P

Radio Hidrulico R

Espejo de Agua T

Rectangular

Trapezoidal

Triangular

Circular

Parablica

Cuadro 7. Frmulas de Variables Hidrulicas por tipo de Seccin.

rea Hidrulica:

Es el rea transversal del canal o conducto a utilizar limitada por el permetro mojado

en la parte inferior y por el espejo de agua en la parte abierta, es un parmetro

importante al momento de escoger un tipo de seccin en particular ya que est

relacionado directamente a la cantidad de fluido que se podr manejar.


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Formula de Manning:

Dnde:

A = rea del tubo a utilizar en m2.

n = Coeficiente de rugosidad.

S = Pendiente del canal

3.6.2 Clculo del radio hidrulico y caudal para el canal seleccionado

Utilizando un canal semi-circular como el mostrado en la figura 6, se procedera a

cacular los caudales para una serie radios de tal forma que satisfaga los caudales

calculados para las areas especificadas en el cuadro 5.

Figura 6. Seccin del Canal Circular Propuesto

Los parmetros a utilizar son los siguientes:

D = dimetro de la seccin circular del canal

= 180para formar el canal semi-circular (media caa)

n = 0.013 para mampostera de piedra con acabado mortero de cemento con

rugosidad media.

S = 2% (pendiente promedio a utilizar para los canales)

Las frmulas a utilizar:


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En el caso de las canaletas perimetrales, la seccin de estas es como se muestra en la

figura siguiente:

Figura 7. Seccin de la Canaleta trapezoidal Propuesta.

Los parmetros a utilizar son los siguientes:

T = apertura superior del canal

b = base del canal

y = Profundidad del canal

z = Pendiente de las paredes del canal

n = 0.013 para mampostera de piedra con acabado mortero de cemento con

rugosidad media.

S = 2% (pendiente promedio a utilizar para los canales)

Las frmulas a utilizar:


Pg. 17

Figura 8. reas y direccin proyectada de cada escorrenta generada

Una vez se conocen las variables a utilizar, se procede a calcular los caudales para cada

rea indicada en la figura 8, dichos clculos se presentan en la siguiente tabla:

Nombre Tiempo de

concentracin Aproximado

Desviacin Estndar

Intensidad de precipitacin

promedio (mm/min)

Intensidad de precipitacin

Mxima (mm/min)

Caudal Mximo Esperado (m

3/s)

A0 20.00 0.30 1.74 2.35 0.1880

A1 15.00 0.34 1.95 2.65 0.1146

A2 10.00 0.44 2.28 3.18 0.0333

A3 15.00 0.34 1.95 2.65 0.0379

A4 25.00 0.24 1.41 1.90 0.0260

A5 20.00 0.30 1.74 2.35 0.0446

A6 10.00 0.44 2.28 3.18 0.0286

A7 20.00 0.30 1.74 2.35 0.0359

A8 20.00 0.30 1.74 2.35 0.0270

Cuadro 8. Clculo de caudales mximos para cada una de las reas independientes.


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En el cuadro 8 se muestra los caudales calculados para cada una de las reas en las que

se ha dividido el terreno del cementerio, estos caudales ya consideran un factor de

seguridad ya que se han calculado con las diferencias de altura entre reas contiguas y

es de 0.9 m en promedio.

Hasta este momento se tiene los caudales aislados para cada rea y se proceder a

combinar dichos caudales de forma que a medida que avance el flujo de agua hacia la

descarga a fin de calcular el dimetro de la tubera necesaria.

Tomando en consideracin la distribucin de las canaletas propuesta en la figura 8, se

presenta en el siguiente cuadro las sumatorias de los caudales generados de modo que

se pueda ir dimensionando la tubera de drenaje:

Area Caudal A0 A1+A2+A3 (2/3)A4+A45A6 (1/3)A4+A7+A8

A0 0.188 0.188

A1 0.1146 0.186

A2 0.0333

A3 0.0379

A4 0.026 0.091

A5 0.0446

A6 0.0286

A7 0.0359 0.071

A8 0.027

Sumatorias 0.188 0.186 0.091 0.071

Tuberas T - 0 T - 1 T - 2 T - 3

Cuadro 9. Sumatorias de caudales (en m3/s).

Del cuadro anterior se tiene los caudales generados a partir de los cuales se calcular las

tuberas necesarias para conducir dichos caudales hasta la descarga final, tambin se

indica la canaleta adecuada para cada rea.


Pg. 19

Canaleta Circular

Cdigo D n S Ah Rh Q

CN-2 3.14 0.25 0.013 0.02 0.02 0.06 0.042

CN-3 3.14 0.25 0.013 0.02 0.02 0.06 0.042

CN-4 3.14 0.25 0.013 0.02 0.02 0.06 0.042

CN-5 3.14 0.25 0.013 0.02 0.02 0.06 0.042

CN-6 3.14 0.25 0.013 0.02 0.02 0.06 0.042

CN-7 3.14 0.25 0.013 0.02 0.02 0.06 0.042

CN-8 3.14 0.25 0.013 0.02 0.02 0.06 0.042

Canaleta Trapezoidal con n=0.013

y S=0.02

Cdigo T Y b z Ah Rh Q

CNT-1 0.60 0.40 0.40 0.25 0.200 0.163 0.650

Canaleta rectangular

Cdigo b Y n S Ah Rh Q

CNR-1 0.40 0.40 0.013 0.02 0.160 0.133 0.454

Cuadro 10. Dimensiones de las canaletas propuestas.

Para manejar la totalidad de las aguas lluvias del proyecto se propone el uso de 8

canaletas para manejar los caudales de las reas principales del cementerio, en las

reas desde la A2 hasta la A8 se propone utilizar una canaleta circular con las

dimensiones mostradas en el cuadro 10, para manejar el caudal generado en el

permetro poniente del terreno se hacen dos propuestas, una canaleta rectangular de

por lo menos 0.4x0.4 m. es suficiente para manejar hasta 0.45 m3, esto es ms del doble

de lo que el clculo del rea de recogimiento indica en el cuadro 4, la otra canaleta

propuesta para el mismo propsito es una trapezoidal con dimensiones 0.6m de apertura

y 0.4m de profundidad suficiente para manejar un caudal de 0.65m3. Se deja a eleccin

de los constructores el uso de una u otra canaleta.

No se ha diseado canaleta para el rea A0 debido a que lo que se requiere en este caso

es un sistema de drenaje con cajas tragantes ubicado en el borde de la calle, lo que aqu

se indica es el dimetro de la tubera necesaria para interconectar dichas cajas.

El rea A9 es la que queda al final del terreno del proyecto en la parte ms baja junto a

la quebrada, esta rea no contendr canaletas ni tuberas ya que desemboca

directamente a la quebrada por lo que se recomienda nicamente una proteccin contra

deslave con los drenajes adecuados.


Pg. 20

Longitud de

la tubera (m)

Dimetro de la tubera en

pulg.

rea de seccin (m2)

n S Q en (m3/s)

T-0 232 14 0.099 0.009 0.01 0.349

T-1 177 12 0.073 0.009 0.01 0.231

T-2 195 10 0.051 0.009 0.01 0.142

T-3 410 12 0.073 0.009 0.01 0.231

Cuadro 11. Dimensiones de las tuberas propuestas.

El cuadro 11 muestra los clculos para tuberas de desage, empezando con T-0, es la

tubera que conducir la escorrenta generada por el rea A0, est como se mencion

deber contener tragantes a lo largo de la calle unidos por la cuneta adecuada.

En el costado poniente del terreno (entrada principal al cementerio) tambin recorre

una calle con acceso a los parqueos a la cual deber crersele el mismo sistema de

tragantes unidos con tubera PVC, esta tubera corresponde a la T-3, esta es la tubera

ms larga del proyecto. Finalmente para las reas internas conducir el agua a travs de

las tuberas T1 y T2. La tubera T3 adems de llevar el caudal de la calle de entrada

tambin llevar el caudal de las reas A7, A8 y parte de la A4.

3.6.3 Componente hidrulico de la propuesta de solucin para el drenaje de

aguas lluvias del proyecto.

Tuberas colectoras:

En algunos puntos especficos del terreno ser necesario evacuar los caudales desde las

canaletas a travs de tuberas, para ello se propone utilizar tuberas PVC enterradas que

conducirn el agua hasta la vaguada cercana.

Caractersticas de los colectores:

Material: tubera de PVC, (n=0.009), donde "n" es el coeficiente de rugosidad, el cual es

obtenido a partir de la tabla de valores de "n", presentada en los anexos. El clculo

hidrulico de la misma estar en relacin al tirante hidrulico de dicha seccin.

EI componente hidrulico es el clculo de la capacidad mxima de conduccin que posee

una tubera, con ello se determinar si es capaz de drenar el caudal mximo esperado

sin que sea superada dicha capacidad, para llevar a cabo este anlisis se considerar la

capacidad a tubo lleno; el anlisis de la capacidad hidrulica del colector dentro del

proyecto se realiza de la siguiente forma:


Pg. 21

Colector de aguas lluvias:

Sern las tuberas que se colocarn en lugares del proyecto en donde no es posible

seguir con una canaleta abierta,

Los puntos en donde se utilizar tuberas de PVC son 4:

Punto 1: paralelo a la calle al poniente del terreno, esta tubera conducir la

escorrenta proveniente del rea A0, estacionamiento poniente y tambin la

calle.

Punto 2: Sobre la senda peatonal al costado oriente de las reas A1, A2 y A3, en

este punto se ubicar cajas colectoras al final de cada canaleta correspondiente

a las reas mencionadas, es importante observar que las reas tienen una

diferencia de 0.9m de altura de una con respecto a la siguiente por lo que habr

que profundizar las cajas para seguir con la tubera por lo que un perfil de dicha

tubera se indicar como una tubera escalonada.

Punto 3: Se ubicar sobre la senda peatonal al oriente de las reas A5, A6 y a

mitad del rea A4, el detalle constructivo es similar a la tubera del punto 2.

Punto 4: Esta tubera recorre desde la esquina poniente del terreno y pasa por la

entrada principal y pasa por el costado oriente de las reas A7 y A8, esta es la

tubera ms larga del proyecto, estar unida por cajas tragantes a lo largo de la

calle y por cajas de drenaje al final de las canaletas de cada rea indicada.

Un mayor detalle de la ubicacin de estas tuberas y las cajas colectoras se encuentra en

el plano anexo a este reporte.

El caudal de la tubera de descarga ha sido calculado considerando la tubera llena, pero

es necesario comprobar que la velocidad de descarga cumple con las normas

establecidas por lo que es necesario determinar la velocidad real. Esta velocidad se

determina utilizando la ecuacin de continuidad y el grfico que relaciona el caudal real

y el caudal a tubo lleno (este grfico se presenta en los anexos).

Ecuacin de continuidad:


Pg. 22

Diametro de la

tuberia en pulg.

Area de seccin

(m2) n S

Q en (m3/s)

Q estimado

Velocidad (m/s)

Qreal/Qlleno (m3/s)

Vreal/Vlleno (m/s)

Vreal (m/s)

T-0 14 0.099 0.009 0.01 0.349 0.188 3.51 0.54 1.04 3.65

T-1 12 0.073 0.009 0.01 0.231 0.186 3.17 0.80 1.14 3.61

T-2 10 0.051 0.009 0.01 0.142 0.091 2.81 0.64 1.09 3.06

T-3 12 0.073 0.009 0.01 0.231 0.071 3.17 0.31 1.00 3.17

Cuadro 12. Velocidades reales en cada tubera.

Dnde:

Vreal indica la velocidad que llevara el agua en cada tubera respetando la pendiente

indicada del 1%, la velocidad mxima permitida en el pas es de 5 m/s para tuberas de

PVC por lo que se est dentro del lmite.

Con el objetivo de evitar la erosin en el punto de descarga, se proyecta construir un

cabezal de mampostera de piedra, el cual se detalla en los anexos.


Pg. 23

4. Conclusiones.

EI caudal que fluye por toda el rea del proyecto y que es drenado por el colector,

para un periodo de retorno de 25 aos es de aproximadamente 0.77 m3/seg considerando

todo el terreno del cementerio, el recogimiento del terreno ubicado al costado poniente

solo influye en la canaleta exterior propuesta por lo que no afecta las condiciones

internas del cementerio.

Dicho caudal est calculado, suponiendo que el rea de la cuenca estar cubierta de

vegetacin aunque existan reas impermeabilizadas (reas de Administracin) pero que

en porcentaje de rea son de alrededor del 38% y estn concentradas mayormente en el

rea de administracin y sendas peatonales.

Para drenar las aguas lluvias de las reas indicadas se colocaran canaletas tipo media

caa de dimetro de 0.25m y construidas con mampostera de piedra y debern ser

repelladas y afinadas.

Con el objetivo de retener, encausar y drenar las aguas lluvias provenientes del

terreno ubicado al nor-oriente se colocar una canaleta tipo trapezoidal o rectangular.

Este tipo de canaletas tienen mayor capacidad hidrulica que la media caa y debido

a su seccin transversal pueden evacuar con mayor facilidad los materiales de arrastre

(piedras, lodo, basura, etc.) provenientes del terreno vecino.

Las cajas de drenaje al final de cada canaleta deber profundizarse por lo menos 1.5m

para lograr que las pendientes de las tuberas no sobrepasen el 1% y para acomodarse a

la terracera de las reas del cementerio.

Las obras proyectadas tienen su vida til por lo que ser necesario proveer un

mantenimiento adecuado.


Pg. 24

5. Recomendaciones.

Las obras proyectadas garantizan la correcta evacuacin de la escorrenta superficial

generada por lluvias extremas para un perodo de retorno de 25 aos. En caso de hacer

alguna modificacin importante al proyecto se recomienda consultar con los

diseadores.

Las canaletas que crucen los pasos peatonales debern ser protegidas con una parrilla

metlica construida con angulares de acero y varillas de 3/8 a 1/2 dependiendo del

caso.

Como acabado de los canales y canaletas se deber colocar una capa de concreto

simple de 5.0cm de espesor, el cual deber tener una proporcin de 1:2:3.

Antes de la entrada de la estacin de invierno, se deber limpiar de sedimentos,

ramas, hojas, basura, etc., todos los canales, canaletas y tuberas con el objetivo de

mantener su capacidad hidrulica y evitar taponamientos de estas. Adems se deber

reparar en caso que sea necesario los tramos de canaletas daadas.

Se recomienda no exceder la pendiente del 1% en las tuberas para mantener las

velocidades del agua debajo de 5 m/s ya que este es el lmite permitido en el pas para

tuberas PVC.

Se recomienda ubicar las cajas tragantes al costado poniente de la calle y unirlas con

canaletas tipo cuneta para captar el agua proveniente del rea verde y tambin de la

misma calle e incluso del parqueo por lo que este ltimo debera tener una diferencia

positiva de altura.


Pg. 25

6. Bibliografa.

Series Hidrometeorolgicas de la estacin El Palmar, Santa Ana. SNET (Servicio

Nacional de Estudios Territoriales).

Planos cartogrficos de la zona donde se ubica el proyecto. CNR (Centro Nacional de

Registros).

Hidrologa Aplicada. Ven T Chow, McGraw-Hill. 2000.

Mecnica de los Fluidos e Hidrulica, Ranald V. Giles, Mcgraw- Hill. 1998.


Pg. 26

7. Anexos

Valores de Coeficientes de Escorrenta segn el Tipo de Suelo y la Pendiente del

Terreno.

Cobertura del Suelo

Tipo de Suelo Pendiente (%)

> 50 20 - 50 5 - 20 1 - 5 0 - 1

Sin Vegetacin

Impermeable 0.80 0.75 0.70 0.65 0.60

Semipermeable 0.70 0.65 0.60 0.55 0.50

Permeable 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30

Cultivos

Impermeable 0.70 0.65 0.60 0.55 0.50

Semipermeable 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40

Permeable 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20

Pastos, Vegetacin

Ligera

Impermeable 0.65 0.60 0.55 0.50 0.45

Semipermeable 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35

Permeable 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15

Hierba

Impermeable 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40

Semipermeable 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30

Permeable 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10

Bosque, Vegetacin

Densa

Impermeable 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35

Semipermeable 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25

Permeable 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05

Coeficientes de escorrenta, segn Bentez et al. (1980), citado por Lemus & Navarro (2003)


Pg. 27

Coeficiente de Rugosidad de MANNING (n), En Canales Revestidos y Sin Revestir.

Estado de la Superficie Valor de n

Canales sin revestir

Canales lisos de tierra natural, sin vegetacin y con pocas curvas. 0.020 Canales pequeos en buenas condiciones 0.025 Canales de tierra con bastante vegetacin acutica 0.030 0.035 Canales de Tierra con vegetacin acutica espesa 0.040 0.050

Canales excavados en roca - Cauces Principales. 0.030 0.035 - Cauces pequeos 0.035 0.040 - Lisos y Uniformes 0.025 0.040 - Rugosos e irregulares. 0.035 0.050

Canales Revestidos

HORMIGON DE CEMENTO

- Acabado excepcionalmente bueno (raro). 0.011 - Acabado muy bueno 0.013 - Buen acabado en tramos rectos 0.013 - Valor universalmente aceptado para revestimientos bien acabados. 0.014 - Valor universalmente aceptado para revestimientos de acabado medio 0.015 - Valor generalmente aceptado para tramos mal acabados o tramos curvos 0.015

(En Francia). 0.017

HORMIGON ASFALTICO

- Vendido a mquina. 0.014 - Liso. 0.014 - Rugoso 0.017

SUELO NATURAL CEMENTO

- Buen Acabado. 0.015 - Rugoso.. 0.016

MORTERO DE CEMENTO (Acabado a mano)

- Rugosidad Normal 0.013 - Rugosidad mxima. 0.015

GUNITA

- Normal..... 0.017

0.018

- Mximo....... 0.019

0.023

BLOQUES DE HORMIGON PREMOLDEADO (Losas) ... 0.015 0.017

REGUERAS DE HORMIGON PREMOLDEADO.. 0.012 0.016

LADRILLO

- Ladrillo con mortero de cemento.... 0.013 0.017 - Ladrillo visto (valor del proyecto)..... 0.0146 - Ladrillo visto (valor real comprobado).. 0.018

PIEDRA........ 0.018 0.0225

CANTOS RODADOS...... 0.023 0.035

MATERIAL ASFALTICO PREFABRICADO VISTO... 0.015

MEMBRANA ENTERRADA Y REVESTIMIENTO DE TIERRA COMPACTADA 0.025

- Canales pequeos...... 0.025 - Canales Grandes...... 0.020 0.0225


Pg. 28

Elementos Hidrulicos Bsicos de un Colector Circular


Pg. 29

a12 - cementerio jardin santa ana estudio hidrológico y diseño hidraulico

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